看得見的歌聲:海豚鯨類完美聲譜圖(組圖)
據英國《新科學家》網站報導:在浩瀚的海洋中,除了驚濤駭浪的怒吼之外,其實還有優美動聽的歌聲。鯨類和海豚它們的歌聲不僅僅優美動聽,而且看起來也賞心悅目。近日,聲學工程師利用一些特殊的技術,將鯨類和海豚的歌聲變成可視化的美麗圖案,而且該技術可以比傳統的鯨之歌,可視化技術捕獲更多的聲音信息。
1.座頭鯨交配時的聲音
這是聲學工程師費舍爾,利用聲學技術將座頭鯨交配時的聲音中的低頻率呻吟聲和哭聲,按逆時針方向以可視化的圖形展現出來。本圖所表達的聲音錄音於夏威夷。
2. 小須鯨歌聲聲譜的傅立葉轉換圖
為了識別動物的物種,海洋生物學家通常通過繪製動物歌聲的聲譜圖,從而將聲音可視化。本圖是小須鯨大聲呼叫時聲音的逆時針頻率圖。原始的聲音通過一種被稱為「傅立葉轉換」的數學過程,轉換成正弦頻率份量。
傅立葉轉換通常能夠較好地描述重複的、持續性的噪音,但是不適合用來轉換某些物種發出的斷音。鯨類和海豚的歌聲在音調、音量和長度方面變化很多。在本圖中看到的這種線性光譜,就是來自小須鯨的「啵嚶」呼叫聲,其中一些細節已經被抹去,一些單獨的脈衝也已無法分辨出來。
3. 小須鯨歌聲聲譜的小波轉換圖
費舍爾更喜歡利用一種不太常用的數學過程對聲譜進行轉換,這個數學過程就是被稱為「小波轉換」的過程。本圖顯示的同樣是小須鯨的「啵嚶」呼叫聲,但是從圖片中可以明顯看出,小波轉換比傅立葉轉換的正弦波更適合捕捉鯨類的聲音。
圖中的綠點,所代表的脈衝一個個都更加清晰。費舍爾表示:「傅立葉轉換通常使用的比較多,因此它已成為人們在研究聲音時的唯一轉換方式。但是,對於鯨類來說,它們的聲音可以實現很多事情,這些都是在普通光譜圖中看不到的。」
4. 小須鯨歌聲
本圖同樣是小須鯨歌聲的可視化效果圖,但是此前的線性圖案已被繪製成一圈圈的圓環形。費舍爾有時還會對自己獲得的聲音圖片進行再製作:比如他有時將聲音圖片層層堆疊從而產生花朵圖案,有時將聲音圖案進行裡外翻轉或放大,從而產生特定的圖案效果。不過費舍爾表示,他更喜歡聲音的原始形狀。本圖所示的聲音,由美國加利福尼亞州西南漁業科學中心的研究人員錄製。
5. 小須鯨歌聲
本圖是相同的小須鯨歌聲,經過不同的小波轉換產生的可視化效果圖。由於有數百種小波類型可以使用,因此費舍爾選擇了其中最能表達小須鯨歌聲、或是最能產生理想的審美效果的一種。
6. 花斑原海豚歌聲
本圖,是由一隻花斑原海豚的叫聲所形成的圖案,聲音錄製於北大西洋亞述爾群島海域。這隻花斑原海豚既會發嘀嗒聲、也會發出口哨聲。其中,嘀嗒聲由向外輻射的直線來表達,粗的黑線代表口哨聲。這些聲音音量較低,可能還有來自其他海豚的聲音。
7. 偽虎鯨歌聲
本圖所示的是偽虎鯨的歌聲,聲音錄製於北大西洋亞述爾群島海域。偽虎鯨的名字前之所以多了一個「偽」,就因為它們與海豚的關係比與虎鯨的關係更近。
它們的歌聲中,包含了各種不同的高頻率嘀嗒聲、口哨聲和尖叫聲,這些聲音主要用於回聲定位和相互通訊。在本圖中,可以看到它們是如何同時發出嘀嗒聲和口哨聲的,其中嘀嗒聲是徑向輻線,而口哨聲則是圖片中央模糊的部分。
8.白吻斑紋海豚嘀嗒聲
本圖表達的是由白吻斑紋海豚所發出的嘀嗒聲。它們發出這種嘀嗒聲主要是用於回聲定位,頻率大約為15萬赫茲。本圖中的聲音錄音於冰島附近的北大西洋中。
9.白吻斑紋海豚嘀嗒聲
本圖所表達的聲音與前一圖相同,但費舍爾採用了不同的小波類型進行轉換,並對轉換結果進行再製作,從而形成了圖中美麗的花朵圖案。本圖其實是一種合成圖,「花朵」的每個花瓣分別是由錄音中的不同部分的可視化圖像所形成的。費舍爾把每一聲音片段的圖像層疊、旋轉並改變大小,最終產生了本圖的效果。
来源:新浪科技
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